Development of chelating materials for localized metal extraction in neurodegenerative diseases - Thèses Université Claude Bernard Lyon 1
Thèse Année : 2024

Développement de matériaux chélatants pour l'extraction localisée de métaux dans les maladies neurodégénératives

Development of chelating materials for localized metal extraction in neurodegenerative diseases

Résumé

Metal homeostasis in the brain plays a crucial role in the health of the central nervous system. Current research on neurodegenerative diseases suggests that metal dyshomeostasis actively contributes to the pathogenesis and progression of conditions such as Parkinson's and Alzheimer's diseases. Excess of free metals in the brain can have deleterious effects, including oxidative damages through the production of oxygene reactive species (ROS), inflammation, and disruption of biological processes due to altered protein and enzyme conformations. Systemic metal dyshomeostasis has traditionally been treated with chelation therapy or phlebotomy. However, this approach presents several challenges for treating brain metal excesses, such as the need for high chelator doses, which can lead to adverse effects, and the non-localized nature of chelation combined with the difficulty to pass the blood brain barrier (BBB). Many neurodegenerative diseases currently lack effective cures. Therefore, the aim of this thesis is to develop a chelating material capable of providing localized and specific metal extraction in particular for iron. To achieve this goal, several functional polymers were synthesized by grafting chelating. These polymers were then used to develop various chelating materials (gels, xerogels, fibers), which were thoroughly characterized to assess their mechanical properties and specific chelating efficacy. Finally, in vivo applications of these materials were evaluated to explore their potential as novel treatments for localized metal extraction in neurodegenerative diseases.
L'homéostasie des métaux dans le cerveau joue un rôle crucial dans la santé du système nerveux central. Les recherches actuelles sur les maladies neurodégénératives suggèrent que la dyshoméostasie des métaux contribue activement à la pathogenèse et à la progression d'affections telles que les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. L'excès de métaux libres dans le cerveau peut avoir des effets délétères, notamment des dommages oxydatifs par la production d'espèces réactives oxygénées (ROS), l'inflammation et la perturbation des processus biologiques en raison de l'altération des conformations des protéines et des enzymes. La dyshoméostasie systémique des métaux est traditionnellement traitée par chélation ou phlébotomie. Toutefois, cette approche présente plusieurs difficultés pour traiter les excès de métaux dans le cerveau, notamment la nécessité d'administrer des doses élevées de chélateurs, ce qui peut entraîner des effets indésirables, et la nature non localisée de la chélation combinée à la difficulté de passer la barrière hémato-encéphalique (BBB). De nombreuses maladies neurodégénératives sont actuellement dépourvues de remèdes efficaces. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de développer un matériau chélateur capable de fournir une extraction localisée et spécifique des métaux, en particulier du fer. Pour atteindre cet objectif, plusieurs polymères fonctionnels ont été synthétisés par greffage de chélateurs. Ces polymères ont ensuite été utilisés pour développer différents matériaux chélatants (gels, xérogels, fibres), qui ont été minutieusement caractérisés afin d'évaluer leurs propriétés mécaniques et leur efficacité chélatante spécifique. Enfin, les applications in vivo de ces matériaux ont été évaluées afin d'explorer leur potentiel en tant que nouveaux traitements pour l'extraction localisée des métaux dans les maladies neurodégénératives.

Domaines

Chimie
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04866046 , version 1 (06-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04866046 , version 1

Citer

Juan Felipe Salazar Ariza. Development of chelating materials for localized metal extraction in neurodegenerative diseases. Chimie. Université Claude Bernard - Lyon I, 2024. Français. ⟨NNT : 2024LYO10293⟩. ⟨tel-04866046⟩
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